专题1力与物体的平衡课件
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第1讲 力与物体的平衡 专题复习目标学科核心素养 高考命题方向 1.本讲主要解决力学和电学中的受力分析和共点力的平衡问题,涉及的力主要有重力、弹力、摩擦力、电场力和磁场力等。
2.掌握力的合成法和分解法、整体法与隔离法、解析法和图解法等的应用。
科学思维:用“整体和隔离”的思维研究物体的受力。
科学推理:在动态变化中分析力的变化。
高考以生活中实际物体的受力情景为依托,进行模型化受力分析。
主要题型:受力分析;整体法与隔离法的应用;静态平衡问题;动态平衡问题;电学中的平衡问题。
一、五种力的理解1.弹力 (1)大小:弹簧在弹性限度内,弹力的大小可由胡克定律F =kx 计算;一般情况下物体间相互作用的弹力可由平衡条件或牛顿运动定律来求解。
(2)方向:一般垂直于接触面(或切面)指向形变恢复的方向;绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向。
2.摩擦力(1)大小:滑动摩擦力F f =μF N ,与接触面的面积无关;静摩擦力的增大有一个限度,具体值根据牛顿运动定律或平衡条件来求解。
(2)方向:沿接触面的切线方向,并且跟物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反。
3.电场力(1)大小:F =qE 。
若为匀强电场,电场力则为恒力;若为非匀强电场,电场力则与电荷所处的位置有关。
点电荷间的库仑力F =k q 1q 2r 2。
(2)方向:正电荷所受电场力方向与电场强度方向一致,负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反。
4.安培力(1)大小:F =BIL ,此式只适用于B ⊥I 的情况,且L 是导线的有效长度,当B∥I时,F=0。
(2)方向:用左手定则判断,安培力垂直于B、I决定的平面。
5.洛伦兹力(1)大小:F=q v B,此式只适用于B⊥v的情况。
当B∥v时,F=0。
(2)方向:用左手定则判断,洛伦兹力垂直于B、v决定的平面,洛伦兹力不做功。
二、共点力的平衡1.平衡状态:物体静止或做匀速直线运动。
2.平衡条件:F合=0或F x=0,F y=0。
专题一力与物体的平衡1.力的效果(1)力的静力学效应:力能使物体发生形变.(2)力的动力学效应:a.瞬时效应:使物体产生加速度F=ma;b.时间积累效应:产生冲量I=Ft,使物体的动量发生变化I=△p;c.空间积累效应:做功W=Fs,使物体的动能发生变化W=△Ek.2.中学物理中常见的几种力3.受力分析的步骤(1)明确研究对象:研究对象可以是一个点、一个物体或物体系等.(2)按顺序找力:按一重力、二弹力(分析有多少个接触点,然后根据弹力产生的条件分析是否产生弹力)、三摩擦力、四其他力(如电场力、磁场力等)的顺序来分析物体受力.防止多力或漏力.(3)画出力的示意图:每个力都要标明表示力的符号探究点一三力平衡问题1.如图所示的装置处于静止状态.已知A、B两点在同一水平面上,轻绳OA、OB与水平方向的夹角均为θ,物体所受重力为G,求轻绳OA和OB所受的拉力.2.如图所示,在电线杆的两侧常用钢丝绳把它固定在地上.如果钢丝绳与地面的夹角∠A=∠B=60°,每条钢丝绳的拉力都是300N,求两根钢丝绳作用在电线杆上的合力.(双)3.如图所示,物体G用两根绳子悬挂,开始时绳OA水平,现将两绳同时沿顺时针方向转过90°,且保持两绳之间的夹角α不变(α>90°),物体保持静止状态.在旋转过程中,设绳OA的拉力为T1,绳OB的拉力为T2,则( ).(A)T1先减小后增大(B)T1先增大后减小(C)T2逐渐增大(D)T2最终变为零探究点二多力平衡问题2.如图X2-2所示,A、B两物体紧靠着放在粗糙水平面上.A、B间接触面光滑.在水平推力F作用下两物体一起加速运动,物体A恰好不离开地面,则物体关于A、B()A.A受3个力,B受4个力B.A受4个力,B受3个力C.A受3个力,B受3个力D.A受4 个力,B受4个力C.水平面对C的摩擦力方向一定向左D.水平面对C的支持力与B、C的总重力大小相等探究点三物体组的平衡问题1.如图1-1-5所示,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物块正在沿斜匀速下滑,斜劈保持静止,则地面对斜劈的摩擦力( )面以速度vA.等于零B.不为零,方向向右C.不为零,方向向左D.不为零,v0较大时方向向左,v0较小时方向向右2:如图1-1-6所示,倾角为θ的三角滑块及其斜面上的物块静止在粗糙水平地面上.现用力F垂直作用在物块上,物块及滑块均未被推动,则滑块受到地面的静摩擦力大小为( )A.0 B.F cosθC.F sinθD.F tanθ探究点四 动态平衡问题1.国家大剧院外部呈椭球型.假设国家大剧院的屋顶为半球形,一保洁人员为执行保洁任务,必须在半球形屋顶上向上缓慢爬行(如图所示),他在向上爬的过程中( )A .屋顶对他的支持力不变B .屋顶对他的支持力变大C .屋顶对他的摩擦力不变D .屋顶对他的摩擦力变大探究点五:电磁学中的物体的平衡问题1.如图所示,M 、N 是平行板电容器的两个极板,R 0为定值电阻,R 1、R 2为可调电阻,用绝缘细线将质量为m 、带正电的小球悬于电容器内部.闭合电键S ,小球静止时受到悬线的拉力为F .调节R 1、R 2,关于F 的大小判断正确的是( )A .保持R 1不变,缓慢增大R 2时,F 将变大B .保持R 1不变,缓慢增大R 2时,F 将变小C .保持R 2不变,缓慢增大R 1时,F 将变大D .保持R 2不变,缓慢增大R 1时,F 将变小变式.(双选)如图所示,A 、B 两带电小球,质量分别为m A 、m B ,电荷量分别为q A 、q B ,用绝缘不可伸长的细线如图悬挂,静止时A 、B 两球处于同一水平面.若B 对A 及A 对B 的库仑力分别为F A 、F B ,则下列判断正确的是( )A .FA <FB B .OC 细线的拉力F TC =(m A +m B )gC .AC 细线对A 的拉力F TA =2g m A D .同时烧断AC 、BC 细线后,A 、B 在竖直方向的加速度相同探究六:电磁感应中的平衡问题1.如图甲中abcd 为导体做成的框架,其平面与水平面成θ角,质量为m 的导体棒PQ 与ab 、cd 垂直且接触良好,回路的电阻为R ,整个装置放于垂直框架平面的变化的磁场中,磁感应强度B 随时间变化规律如图乙所示,棒PQ 始终静止,在时间0~t0内,棒PQ 受到的静摩擦力的大小变化是 ( ) 思路:安培力方向?A.一直增大B.一直减小C.先减小后增大D.先增大后减小1.如图1-1-1所示的水平面上,橡皮绳一端固定,另一端连接两根弹簧,连接点P 在F 1、F 2和F 3三力作用下保持静止.下列判断正确的是( )A .F 1>F 2>F 3B .F 3>F 1>F 2C .F 2>F 3>F 1D .F 3>F 2>F 12.图1-1-4为节日里悬挂灯笼的一种方式,A 、B 点等高,O 为结点,轻绳AO 、BO 长度相等,拉力分别为F A 、F B ,灯笼受到的重力为G .下列表述正确的是( )A .FA 一定小于GB .F A 与F B 大小相等C .F A 与F B 是一对平衡力D .F A 与F B 大小之和等于G3.在2010年广州亚运会上,我国运动员陈一冰在吊环项目中取得了冠军.如图所示是比赛中的一个场景,此时人静止不动,两根吊带对称并与竖直方向有一定夹角.下列判断正确的是( )A .两根吊带受到环的拉力大小不等B .手对吊环作用力方向竖直向下C .每根吊带受到环的拉力大小都等于人重量的一半D .两根吊带受到环的拉力合力一定竖直向下4.如图所示,清洗楼房玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中,工人及其装备的总重量为G ,悬绳与竖直墙壁的夹角为α,悬绳对工人的拉力大小为F 1 ,墙壁对工人的弹力大小为F2 , 则( )A .F 1=G sin αB .F 2=G tan αC .若缓慢减小悬绳的长度,F 1与F 2的合力变大D .若缓慢减小悬绳的长度,F 1减小,F 2增大5.如图X 2-8所示,一光滑斜面固定在地面上,重力为G 的物体在一水平推力F 的作用下处于静止状态.若斜面的倾角为θ,则( )A .F =G cos θB .F =G sin θC .物体对斜面的压力F N =G cos θD .物体对斜面的压力F N =G cos θ6.某同学在研究性学习中,利用所学的知识解决了如下问题:一轻质弹簧竖直悬挂于某一深度为h=30.0 cm且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下端位于筒内,用测力计可以同弹簧的下端接触),如图X2-7甲所示,若本实验的和弹簧的长度测量工具只能测量露出筒外弹簧的长度l,现要测出弹簧的原长l劲度系数,该同学通过改变l而测出对应的弹力F,作出F-l图象如图乙所示,则弹簧的劲度系数为k=________ N/m,弹簧的原长l0=_________.甲乙图X2-77.如图所示,一质量为m=1.0×10-2kg,带电荷量为q=1.0×10-6C的小球,用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中,假设电场足够大,静止时悬线向左与竖直方向成60°角.小球在运动过程电荷量保持不变,重力加速度g=10m/s2.(结果保留2位有效数字)求:(1)画出小球受力图并判断小球带何种电荷;(2)求电场强度E;(3)若在某时刻将细线突然剪断,求经过1s时小球的速度v.。